[发明专利]一种绳索驱动的两自由度机械臂关节

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是涉及机械臂领域。

背景技术

超冗余自由度机械臂是为解决传统串联机器人灵活性较差的问题提出来的，其通过增加大量的冗余关节，使关节空间的维数远大于任务空间维数，冗余关节的引入使机械臂可以更加灵活地实现期望的末端位置。因此，这种机械臂特别适合用作：1、不规则空间内的操作设备，大量的冗余关节可使机械臂具备极强的避障能力，使其特别适合用作特种机器人，例如作为地震灾后穿过碎石瓦砾来寻救幸存者的救生机器人、核反应堆检查机器人等；2、抓取非规则物体的机械手，即采用全臂包卷方式来抓取较大尺寸以及不规则的物体，可以用于爆炸物的排除以及空间站的维护。

然而，目前超冗余自由度机械臂大多采用分立式的电机和驱动器，电机直接安装在转动关节处，驱动器固定在控制柜中，二者用电缆线进行连接，这样会带来很多缺点：

1、机械臂的电气线路十分繁琐，给后续检修带来极大的不便，也容易引发安全隐患；

2、增加了机械臂的惯量和质量，导致其承载能力受到一定的限制，不利于高速运动和快速响应；

3、电机驱动的关节一般都是单自由度的关节，为了实现多自由度运动将不可避免的导致控制系统的复杂化；

4、增加制造成本。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种绳索驱动的两自由度机械臂关节，可以极大的减轻关节的重量，从而进一步增加机械臂的承载能力，有利于实现机械臂的高速移动和快速响应；同时，省去了电气线路的排布工作，机械臂上仅由机械结构组成，不易受到恶劣环境的影响，有助于延长使用寿命，便于拆卸、维护和组装。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种绳索驱动的两自由度机械臂关节，包括第一转轴与第二转轴，第一转轴与第二转轴呈十字交叉，包括固定端、活动端与驱动绳，活动端可分别绕第一转轴、第二转轴相对固定端转动，驱动绳至少为3处，沿活动端的周向分布；驱动绳的一端与活动端固接，另一端可在外力的作用下独立拉动活动端转动。

作为上述方案的进一步改进方式，驱动绳为3处，相邻的驱动绳之间间隔120°设置。

作为上述方案的进一步改进方式，驱动绳为4处，分别对应第一转轴与第二转轴的轴端设置。

作为上述方案的进一步改进方式，固定端与活动端的周边设有布线圆盘，布线圆盘上沿其周向均匀分布有若干过孔，

作为上述方案的进一步改进方式，驱动绳穿过固定端上的过孔后固接在活动端上对应的过孔内。

作为上述方案的进一步改进方式，包括连接块，连接块上设有两条相互交叉且垂直的转轴安装孔，活动端与固定端上均设有铰接座；

第一转轴穿过其中一条转轴安装孔后与固定端上的铰接座铰接，其中心位置设有通孔；

第二转轴穿过另一条转轴安装孔与第一转轴上的通孔后与活动端上的铰接座铰接。

作为上述方案的进一步改进方式，第二转轴包括一螺钉，螺钉的一端螺接有防松螺母，螺钉与相应转轴安装孔之间设有轴套。

本发明的有益效果是：

可以极大的减轻关节的重量，从而进一步增加机械臂的承载能力，有利于实现机械臂的高速移动和快速响应；同时，省去了电气线路的排布工作，机械臂上仅由机械结构组成，不易受到恶劣环境的影响，有助于延长使用寿命，便于拆卸、维护和组装。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例的整体示意图；

图2是本发明的分解示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。